(57)【要約】【課題】  複数のエリア部を有する撮像素子の、各出力からの出力信号を基にゲインを調整をした場合、そのゲインに応じて、各出力間のシェーディングが変わることにより、画面合成後の左右の波形の差及び、違和感を解決することである。【解決手段】  複数の出力端子を持つエリア撮像素子と、前記エリア撮像素子の各出力端子からの出力信号を処理する信号処理手段と、各出力端子に対応した、各撮像領域の画像信号を増幅する増幅手段と、各出力端子に対応した、各撮像領域の波形補正手段と、を具備した撮像装置において、前記増幅手段の利得に応じて前記波形補正手段の特性を変化させることによる。【選択図】  図１
2006101114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出力端子を持つエリア撮像素子と、
前記エリア撮像素子の各出力端子からの出力信号を処理する信号処理手段と、
各出力端子に対応した、各撮像領域の画像信号を増幅する増幅手段と、
各出力端子に対応した、各撮像領域の波形補正手段と、
を具備した撮像装置において、
前記増幅手段の利得に応じて前記波形補正手段の特性を変化させることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記エリア撮像素子は、撮像領域を水平方向に分割し、分割した領域に対応した画像信号を前記出力端子から出力し、前記増幅手段は、前記エリア撮像素子の各出力端子から出力される複数の画像信号をそれぞれ独立して増幅することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記波形補正手段は、シェーディング回路で、変化させる特性はその補正波形の加算比率であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子を用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年半導体技術の進歩、及び市場の拡大に対応して画素数の多い撮像素子をより安価に入手出来るようになって来ている。多画素化された撮像素子で読み取った全画素の情報をビデオレートで読み出す場合、単一の読み出し回路で画素からの信号を読み出したのでは、その駆動周波数を高くする必要があり、高速にする為の回路部品コストが高くなり、その回路の消費電流も増大する。
【０００３】
そこで、撮像素子を複数の領域に分割して、複数の読み出し回路を用いて同時に分割した素子からの信号を読み出すことで、読み出し速度（周波数）を低速にして、消費電流や部品コストを低減することが考えられている。
【０００４】
従来のこの種の撮像装置及びその駆動方法について図５を用いて説明する。
【０００５】
１００はＣＣＤエリアセンサで、その領域が２つに分割されている。１０１，１０２は光電変換部、１０３，１０４は水平転送部であり、ＣＣＤエリアセンサ１００の撮像領域の分割に対応して、それぞれ画面の略中心を境に左右に別々の映像信号を処理するように設けられている。
【０００６】
１０６，１０７はそれぞれＣＣＤエリアセンサ１００の左右の信号電荷を増幅して出力する出力アンプである。１０９，１１０は相関２重サンプリングとＡ／Ｄ変換を行うアナログフロントエンド、１１１，１１２は黒レベルの検出及び黒レベルの補正部、１１３，１１４はゲインを調整するゲイン調整部、１１６は左右２チャンネル間の不均一性を検出するための段差評価値生成部、１１７は２系統の画像信号を合成して１枚の画像を生成する画面合成部である。１１５は制御部で、このビデオカメラ全体の動作を制御している。この制御部１１５はマイクロコンピュータ等のＣＰＵや、プログラム、データ等を格納しているプログラムメモリを備えている。１１８はカメラ信号処理部で、ここで処理された信号は出力端子１２１から出力される。
【０００７】
次に従来例のこの種の撮像装置の動作について説明する。
【０００８】
ＣＣＤエリアセンサ１００上に結像された被写体像は、光電変換部１０１，１０２により電気信号に変換された後、水平転送部１０３，１０４により２系統に分割されて出力アンプ１０６，１０７に供給される。これら出力アンプ１０６，１０７は、ＣＣＤエリアセンサの左右の撮像領域に対応する信号電荷を電圧に変換し出力される。ここで出力アンプ１０６から得られる撮像信号を左チャンネル信号、１０７から出力される撮像信号を右チャンネル信号と呼ぶことにする。
【０００９】
これら左右チャンネル信号はそれぞれアナログフロントエンド１０９，１１０により相関２重サンプリング処理及びＡ／Ｄ変換された後、黒レベル検出及び補正部１１１，１１２に供給される。黒レベル検出及び補正部１１１，１１２ではそれぞれ各チャンネル信号のうち、ダミー信号部分もしくは、オプティカルブラック信号部分を用いて、左右チャンネルの撮像信号の黒レベルがそれぞれディジタルデータの「０」と一致するように黒レベル補正が行われる。これにより、左右チャンネル信号間のオフセット成分の誤差が除去される。
【００１０】
こうして黒レベルが補正された左右チャンネル信号のそれぞれに対して、ゲイン調整部１１３，１１４によりゲイン調整が施される。このゲイン調整時において適用されるゲインの値は制御部１１５から供給され、ディジタル演算により行っている。これにより、左右チャンネルに対応する回路特性のバラツキや、経時変動、温度変動の影響を排除している。
【００１１】
また、画像の明るさを調整するためのゲイン調整だけでなく、左右チャンネルからなる２系統のゲイン誤差の補正もここで行う。一般には、左右チャンネル間のゲインの差は、ＣＣＤエリアセンサ１００の出力レベルの大きさに依存する。
【００１２】
図６は２系統間のゲイン差の補正の１例を示す図である。図において横軸はＣＣＤ１００の出力信号レベルを示し、それぞれゲイン調整部１１３，１１４に入力される。縦軸はゲイン調整後の信号出力を示し、後段の画面合成部１１７に入力される。
【００１３】
図６ＡはＣＣＤ１００の左チャンネルの信号の入出力レベルを示し、図６Ｂは同様にＣＣＤ１００の右チャンネルの信号の入出力レベルを示している。今、左チャンネルの信号レベルＶａｉｎに対し、右チャンネルの信号レベルＶｂｉｎは小さく、
Ｖｂｉｎ＝Ｖａｉｎ×０．８
であったとする。このゲイン差は制御部１１５にて判別され、その結果ゲイン調整部１１３には１．２５倍のゲインを、ゲイン調整部１１４には１倍のゲインが与えられ、ゲイン調整部の出力において、
Ｖｂｏｕｔ＝Ｖａｏｕｔ
となり、左右の出力差が調整されて、ＣＣＤ１００の左右の出力差にともなう輝度の段差が補正される（図６Ｃ）。
【００１４】
図７は、制御部１１５における上記の調整の過程を示すブロック図である。
以下はその制御方法である。
ＳＴＥＰ１：ＣＣＤ１００の出力信号の左右の黒レベル差を演算する。
ＳＴＥＰ２：演算結果に基づいて、左右オフセットゲイン調整をする。
ＳＴＥＰ３：ＣＣＤ１００の出力信号の左右の輝度レベル差を演算する。
ＳＴＥＰ４：左右の輝度レベル差を増幅回路にて補正する。
ＳＴＥＰ５：左右の画面を合成する。
【００１５】
次に図４を用いて一般的なシェーディング補正の例について説明をしておく。
【００１６】
図４ＡはＣＣＤ撮像面を示し、円はレンズからの透過光量を示す概念図。図４Ｂは図４Ａの点線ａ−ａ´で示すライン上の撮像信号レベルを示す。図４Ｃはブロック図、図５のカメラ信号処理部１１８で補正されるシェーディングの補正波形テーブルを示す。
【００１７】
図４Ａに示すように、レンズの特性により、周辺の光量が落ちるため、図４ＢのΔＬＴで示すように、出力信号の両端部分の信号が少なくなる、いわゆるシェーディングが発生する。この信号レベルの落ちを補正するために、図４Ｃに示すような補正波形を図５の後段の信号処理部１１８にて加算し、図４Ｄに示すような均一の出力を得るように補正がなされる。
【００１８】
次に図８を用いて従来のシェーディング補正による問題点を説明する。
【００１９】
図８Ａはゲイン補正前のａ−ａ´の信号レベルである。これが図６に示すようにゲイン調整部１１３，１１４においてゲイン調整されると、その波形は図８Ｂのように左右により非対称な波形ひずみを受ける。
【００２０】
すなわち、左チャンネルのシェーディング波形はゲイン補正の影響は無いので、
ΔＬＴａ
のままであるのに対し、右チャンネルのシェーディング波形は、ゲイン補正分１．２５倍の影響を受けるため、
ΔＬＴｂ＝ΔＬＴａ×１．２５
の関係になる。
【００２１】
この波形を図４Ｃに示す従来のシェーディング補正波形により補正をしても、図８Ｃに示すような補正残り
ΔＬＴｂ´
を持った波形が得られる結果となる。
【特許文献１】特開２００３−１３４４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら上記のようなゲインの補正をされた状態では、本来左右対称に発生し、単一の波形によって補正可能なシェーディングが、そのゲイン補正の影響を受け、同一の加算比率による補正では補正残りが発生し、違和感のある画像となる欠点があった。
【００２３】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、複数のエリア部を有する撮像素子の各出力からの出力信号を基にゲインを調整をした場合、そのゲインに応じて各出力間のシェーディングが変わることにより画面合成後の左右の波形の差及び、違和感を解決する撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明は、上記欠点を補うべくなされたもので、
複数の出力端子を持つエリア撮像素子と、
前記エリア撮像素子の各出力端子からの出力信号を処理する信号処理手段と、
各出力端子に対応した、各撮像領域の画像信号を増幅する増幅手段と、
各出力端子に対応した、各撮像領域の波形補正手段と、
を具備した撮像装置において、
前記増幅手段の利得に応じて前記波形補正手段の特性を変化させることを特徴とする撮像装置。
【００２５】
また本発明において、
前記エリア撮像素子は、撮像領域を水平方向に分割し、分割した領域に対応した画像信号を前記出力端子から出力し、前記増幅手段は、前記エリア撮像素子の各出力端子から出力される複数の画像信号をそれぞれ独立して増幅することを特徴とする撮像装置。
【００２６】
また本発明において、
前記波形補正手段は、シェーディング回路で、変化させる特性はその補正波形の増幅比率であることを特徴とする撮像装置。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の撮像装置によると、左右チャンネル毎にシェーディング補正回路を設け、それぞれを左右チャンネルのゲイン差に基づいて別々に補正するため、ＣＣＤ出力の左右にレベル差があって、そのゲイン補正をした状態でも、得られる画像の左右にシェーディングの左右差はなくなり、違和感の無い画像が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１に本発明の実施例を示す。
【００３０】
構成が共通の部分には同一の番号を示す。
【００３１】
図において、１００はＣＣＤエリアセンサで、その領域が２つに分割されている。１０１，１０２は光電変換部、１０３，１０４は水平転送部であり、ＣＣＤエリアセンサ１００の撮像領域の分割に対応して、それぞれ画面の略中心を境に左右に別々の映像信号を処理するように設けられている。１０６，１０７はそれぞれＣＣＤエリアセンサ１００の左右の信号電荷を増幅して出力する出力アンプである。１０９，１１０は相関２重サンプリングとＡ／Ｄ変換を行うアナログフロントエンド、１１１，１１２は黒レベルの検出及び黒レベルの補正部、１１３，１１４はゲインを調整するゲイン調整部、１１６は左右２チャンネル間の不均一性を検出するための段差評価値生成部、１１７は２系統の画像信号を合成して１枚の画像を生成する画面合成部である。１１５は制御部で、このビデオカメラ全体の動作を制御している。この制御部１１５はマイクロコンピュータ等のＣＰＵやデータ等を格納しているプログラムメモリを備えている。１１９，１２０はシェーディング補正回路である。１１８はカメラ信号処理部で、映像信号の輝度レベルを検出する輝度レベル検出部（図示せず）、色差信号の増幅部の利得を制御する色差ゲインアンプ（図示せず）を備えており、ここで処理された信号は出力端子１２１から出力される。
【００３２】
次に本発明の撮像装置の動作について説明する。
【００３３】
従来例と同じ番号を付したものは、説明を省略する。
【００３４】
ゲイン調整部１１３，１１４では左右レベル差に応じたゲイン調整が施される。このゲイン調整時において適用されるゲインの値は制御部１１５から供給され、ディジタル演算により行っている。また、画像の明るさを調整するためのゲイン調整だけでなく、左右チャンネルからなる２系統のゲイン誤差の補正もここで行う。一般には、左右チャンネル間のゲインの差は、ＣＣＤエリアセンサ１００の出力レベルの大きさに依存する。
【００３５】
図２は２系統間のゲイン差の補正の１例を示す図である。
【００３６】
図２Ａの横軸はＣＣＤ１００の左チャンネルの信号レベルを示し、図２Ｂは同様にＣＣＤ１００の右チャンネルの信号レベルを示している。左チャンネルの信号レベルＶａｉｎに対し、右チャンネルの信号レベルＶｂｉｎは小さく、
Ｖｂｉｎ＝Ｖａｉｎ×０．８
であったとする。このゲイン差は制御部１１５にて判別され、その結果ゲイン調整部１１３には１．２５倍のゲインを、ゲイン調整部１１４には１倍のゲインが与えられ、ゲイン調整部の出力において、
Ｖｂｏｕｔ＝Ｖａｏｕｔ
となり、左右の出力差が調整されて、ＣＣＤ１００の左右の出力差にともなう輝度の段差が補正される。
【００３７】
一方、図２に示す波形について説明する。
【００３８】
図２は本発明のシェーディング補正による効果を示している。
【００３９】
図２Ａのようにゲイン補正をされる前の図４Ａの点線部ａ−ａ´の信号波形から、ゲイン補正を受けた後の波形は図２Ｂのように左右非対称になる。
【００４０】
左チャンネル：ΔＬＴａ
右チャンネル：ΔＬＴｂ＝ΔＬＴａ×１．２５
ゲイン補正のゲイン情報をもとにシェーディング補正回路１１９、１２０にて１１９には１．２５倍の補正情報を、１２０には１倍の補正情報が伝えられ、それぞれ補正波形は図２Ｃの状態から、図２Ｄの状態に変えられる。
【００４１】
この波形を加算することにより、図２Ｅのような補正後の波形が得られる。
【００４２】
図３は、制御部１１５における上記の調整の過程を示すブロック図である。
ＳＴＥＰ１：ＣＣＤ１００の出力信号の左右の黒レベル差を演算する。
ＳＴＥＰ２：演算結果に基づいて、左右オフセットゲイン調整をする。
ＳＴＥＰ３：演算部にて、左右の輝度レベル差を演算する。
ＳＴＥＰ４：左右レベル差を補正する。
ＳＴＥＰ５：左右ゲイン差に基づく補正ゲインを算出する。
ＳＴＥＰ６：補正ゲインに基づき、シェーディング補正回路を制御する。
ＳＴＥＰ７：左右画像を合成する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の構成を示すブロック図
【図２】Ａ〜Ｅは本発明の効果を示す説明図
【図３】本発明のシステムを示す、フローチャート図
【図４】Ａ〜Ｄは従来例のシェーディング補正を示す説明図
【図５】従来例の構成を示すブロック図
【図６】Ａ〜Ｃは従来例の課題を示す説明図
【図７】従来例のシステムを示す、フローチャート図
【図８】Ａ〜Ｃは従来のシェーディング補正による問題点を説明する図
【符号の説明】
【００４４】
１００  ＣＣＤ  エリアセンサ
１０１，１０２  光電変換部
１０３，１０４  水平転送部で
１０６，１０７  出力アンプで
１０９，１１０  アナログフロントエンド
１１１，１１２  補正部
１１３，１１４  ゲイン調整部
１１５  制御部
１１６  段差評価値生成部
１１７  画面合成部
１１８  カメラ信号処理部
１１９，１２０  シェーディング補正回路
【図１】
2006101114.tif 000003
【図２】
2006101114.tif 000004
【図３】
2006101114.tif 000005
【図４】
2006101114.tif 000006
【図５】
2006101114.tif 000007
【図６】
2006101114.tif 000008
【図７】
2006101114.tif 000009
【図８】
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